hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2024.17(3)-7hydrophysics-1372Research ArticleГИДРООПТИКАHYDROOPTICSСпособ оценки показателя вертикального ослабления нисходящей облученности по показателю ослабления света в водах Черного моряMethod for Estimating the Diffuse Attenuation Coefficient from the Beam Attenuation Coefficient in the Waters of the Black Seahttps://orcid.org/0000-0002-4272-2218МаньковскийВ. И.MankovskyV. I.

Маньковский Виктор Иванович, старший научный сотрудник отдела оптики и биофизики моря ФГБУН ФИЦ МГИ, кандидат физико-математических наук

299011, ул. Капитанская, д. 2, г. Севастополь

Scopus AuthorID: 6506047768

WoS ResearcherID: I-5460-2015

299011, Каpitanskaya Str., 2, Sevastopol

https://orcid.org/0000-0002-4086-1687МаньковскаяЕ. В.MankovskayaE. V.

Маньковская Екатерина Викторовна, старший научный сотрудник отдела гидрофизики шельфа ФГБУН ФИЦ МГИ, кандидат технических наук

Scopus AuthorID: 57192647961

WoS ResearcherID: AAB-5303-2019

299011, ул. Капитанская, д. 2, г. Севастополь

299011, Каpitanskaya Str., 2, Sevastopol

emankovskaya@mail.ruМорской гидрофизический институт РАНРоссияMarine Hydrophysical Institute, Russian Academy of SciencesRussian Federation2024291120241738490Copyright © Маньковский В.И., Маньковская Е.В., 20242024Маньковский В.И., Маньковская Е.В.Mankovsky V.I., Mankovskaya E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1372

Показатель вертикального ослабления дневного света является одной из гидрооптических характеристик, определяющих параметры светового поля в море. Знание величины показателя вертикального ослабления нисходящего излучения (или показателя диффузного ослабления) необходимо при определении важного биологического и экологического параметра водоемов — толщины эвфотического слоя. В статье описывается возможный метод оценки показа теля вертикального ослабления нисходящей облученности по измерениям показателя ослабления направленного света на длине волны 525 нм для вод Чёрного моря, которые характеризуются повышенным содержанием растворенного органического вещества и относятся ко II типу вод (по классификации Мореля). В методе используются эмпирические формулы, устанавливающие взаимосвязь между показателями ослабления направленного и диффузно рассеянного света. В работе приводятся примеры применения метода, показавшие достаточно высокую корреляцию (R = 0,85) между величинами показателя вертикального ослабления, определенными по измерениям in situ подводной облученности фотометром и рассчитанными по измерениям in situ показателя ослабления направленного света прозрачномером. Среднеквадратическое отклонение рассчитанных величин от измеренных составляет 0,008 м–1, максимальное отклонение — 0,023 м–1.

The vertical attenuation coefficient of downward irradiance is one of the hydro-optical characteristics that determine the parameters of the light field in the sea. Information from the vertical attenuation coefficient of downward irradiance (or the diffuse attenuation coefficient) is necessary when determining an important biological and ecological parameter of water basin — the thickness of the euphotic layer. A possible method for estimating the vertical attenuation coefficient of downward irradiance (or the diffuse attenuation coefficient) from measurements of the beam attenuation coefficient at a wavelength of 525 nm for the Black Sea waters is described. The Black Sea waters are characterized by an increased content of dissolved organic matter and belong to type II waters (according to the Morel classification). Examples of the application of the method are given, which showed a quite high correlation (R = 0.85) between the values of the vertical attenuation coefficient of downward irradiance determined from in situ measurements of underwater irradiance with a photometer and calculated from in situ measurements of the beam attenuation coefficient with a transparency meter. The standard deviation of the calculated values from the measured ones is 0.008 m–1, the maximum deviation is 0.023 m–1.

подводная облученностьпоказатель вертикального ослабления нисходящей облученностипоказатель диффузного ослабленияпоказатель ослабления направленного светаЧёрное моретолщина фотического слояunderwater irradiationvertical attenuation coefficient of downward irradiancediffuse attenuation coefficientbeam attenuation coefficientBlack Seaphotic depthРабота выполнена в рамках государственного задания по темам FNNN-2024-0012 «Оперативная океанология» и № FNNN-2024-0016 «Прибрежные исследования». Использованы данные, полученные в 103-м рейсе НИС «Профессор Водяницкий» (Центр коллективного пользования «НИС Профессор Водяницкий» ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН»).The work was carried out within the framework of the state assignment under the themes No. FNNN-2024-0012 “Operational Oceanology” and No. FNNN-2024-0016 “Coastal Research”. The data obtained during the 103rd cruise of the R/V “Professor Vodyanitsky” (Collective Use Center “R/V Professor Vodyanitsky” FGBUN FIC “A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas RAS”) were used.ReferencesЕрлов Н.Г. Оптика моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 246 с.Yerlov N.G. Marine Optics. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1980. 246 p. (in Russian).Вазюля С.В., Копелевич О.В. Сравнительные оценки баланса фотосинтетически активной радиации в Баренцевом, Белом, Карском и Чёрном морях по данным судовых и спутниковых измерений // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5. № 4. С. 47–53.Vasulia S.V., Kopelevich O.V. Comparative Estimates of the Budget of Photosynthetic Available Radiation (PAR) in the Barents, White, Kara and Black Seas Derived From in situ and Satellite Data. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2012;5(4):47–53 (in Russian).Козлянинов М.В. Руководство по гидрооптическим измерениям в море // Труды ИО АН СССР. 1961. Т. 47. С. 37–79.Kozlyaninov M.V. Hydrooptical Sea Measurement Guidance. Proceedings of IO AS USSR. 1961;47:37–79 (in Russian).Kullenberg G. Relationships between Optical Parameters in Different Oceanic Areas // Stud. phys. oceanogr. / Papers dedicated to professor Nils G. Jerlov in commemoration of this seventieth birthday. Report Nr. 42. Copenhagen: Ko benhavns Universitet, July 1980. P. 57–79.Kullenberg G. Relationships between Optical Parameters in Different Oceanic Areas. Studies in Physical Oceanography: papers dedicated to professor Nils G. Jerlov in commemoration of this seventieth birthday. Copenhagen, Kobenhavns Univer sitet, Institut for Fysisk Oceanografi, 1980, Report No. 42, 57–79.Pilgrim D.A. The Secchi Disk in principles and in use // Hydrographic Journal. 1984. № 33. P. 25–30.Pilgrim D.A. The Secchi Disk in principles and in use. Hydrographic Journal. 1984;33:25–30. 6. Mankovsky V.I. Relation between the diffuse attenuation coefficient and the Secchi depth. Oceanology. 2014;54:32–37. doi:10.1134/S0001437014010081Маньковский В.И. Связь показателя вертикального ослабления дневного света с глубиной видимости белого диска // Океанология. 2014. № 1. C. 38–43. doi:10.7868/S0030157414010080Latushkin A.A., Salyuk P.A., Suslin V.V., Martynov O.V. A Regional Algorithm for Calculating the Thickness of the Photic Zone from the Vertical Profile of the Beam Attenuation Coefficient with a Case Study of the Northwestern Wed dell Sea. Oceanology. 2023;63:545–549. doi:10.1134/S0001437023040082Латушкин А.А., Салюк П.А., Суслин В.В., Мартынов О.В. Региональный алгоритм расчета толщины фотическо го слоя из вертикального профиля показателя ослабления направленного света на примере северо-западной части моря Уэдделла // Океанология. 2023. Т. 63, № 4. С. 628–633. doi:10.31857/S0030157423040081Mankovsky V.I., Solov’iev M.V., Mankovskaya E.V. Hydrooptical Properties of the Black Sea. Handbook. Sevastopol: MHI NAS of Ukraine;2009. P. 41–42 (in Russian).Маньковский В.И., Соловьев М.В., Маньковская Е.В. Гидрооптические характеристики Черного моря. Справоч ник. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2009. С. 41–42.Suslin V.V., Churilova T. Ya. Simplified Method of Calculation of Spectral Diffuse Beam Attenuation Coefficient in the Black Sea Upper Layer on the Basis of Satellite Data. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones and Comprehensive Use of Shelf Resources. 2010;22:47–60 (in Russian).Суслин В.В., Чурилова Т.Я. Упрощенный метод расчета спектрального диффузного коэффициента ослабления света в верхнем слое Черного моря на основе спутниковых данных // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2010. № 22. С. 47–60.Ivanov A.P., Shemshura V.E. Assessment method of light absorption by water. Morskie Gidrofizicheskie Issledovaniya. 1973, 1(60), 110–118 (in Russian).Иванов А.П., Шемшура В.Е. Метод оценки величины показателя поглощения света водой // Морские гидрофизические исследования. 1973. № 1(60). С. 110–118.Mankovsky V.I. Investigation of connection between absorption coefficient and beam attenuation coefficient in Black Sea waters. Proceedings of VIII International Conference “Current Problems in Optics of Natural Waters”, September 8–12, 2015, St. Petersburg, 118–120.Маньковский В.И. Исследование связи показателя поглощения с показателем ослабления направленного света в водах Черного моря // Труды VIII Международной конференции «Современные проблемы оптики естественных вод». СПб.: 2015. С. 118–120.Khrapko A.N., Kopelevich O.V., Burenkov V.I. et al. New instrument for measuring surface and underwater irradiances. Proceedings of IV International Conference “Current problems in Optics of Natural Waters” (ONW’2007). Nizhny Novgorod, Institute of Applied Physics, September 11–15, 2007:271–275.Khrapko A.N., Kopelevich O.V., Burenkov V.I. et al. New instrument for measuring surface and underwater irradianc es // Proceedings of IV International Conference “Current problems in Optics of Natural Waters” (ONW’2007). Nizhny Novgorod: Institute of Applied Physics, September 11–15. 2007. 271–275.Man’kovsky V.I. Method for the evaluation of the spectral values of underwater quantum irradiance within the band of photosynthetically active radiation according to the depth of visibility of a Secchi disk. Physical Oceanography. 2001;11:299–304. doi:10.1007/BF02508876Маньковский В.И. Метод определения спектральных величин подводной квантовой облученности в области фотосинтетически активной радиации по глубине видимости белого диска // Морской гидрофизический журнал. 1999. № 3. С. 84–88.Vainerman B.A., Neuimin G.G. Instrument for measuring of underwater irradiance. Experimentalnye metody issledo vaniya okeana. Sevastopol, MHI, 1978:144–150 (in Russian).Вайнерман Б.А., Неуймин Г.Г. Прибор для измерения подводной облученности // Экспериментальные методы исследования океана. Севастополь: МГИ АН УССР, 1978. С. 144–150.Mankovsky V.I. Spectral laboratory transparencymeter with variable base. Sistemy kontrolya okruzhayushchej sredy. Sev astopol, MHI NAS of Ukraine, 2012:56–60 (in Russian).Маньковский В.И. Спектральный лабораторный прозрачномер с переменной базой // Системы контроля окружающей среды. Севастополь: МГИ НАНУ, 2012. C. 56–60.Lee M.E., Shybanov E.B., Martynov O.V. The measurements of the spectral properties of the vertical distribution of horizontal irradiance. Proceedings of VIII International Conference “Current problems in Optics of Natural Waters” (ONW’2015). St. Petersburg, September 6–10. 2015:271–275 (in Russian).Ли М.Е., Шибанов Е.Б., Мартынов О.В. Измерения спектральных свойств вертикального распределения гори зонтальной облученности // Труды VIII Международной конференции «Современные проблемы оптики есте ственных вод». СПб., 2015. C. 271–276.Latushkin A.A. Multi-channel light attenuation meter for oceanographic sub-satellite studies. Upravlenie i Mekhanotron nye Sistemy. Sevastopol, MHI NAS of Ukraine, 2013:231–236 (in Russian).Латушкин А.А. Многоканальный измеритель коэффициента ослабления света для проведения океанографических подспутниковых исследований // Управление и мехатронные системы. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2013. С. 231–236.Mankovsky V.I. Mankovskaya E.V. Optical Anomalies in the Sevastopol Anticyclonic Eddy. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea. 2019;1:48–53. doi:10.22449/2413-5577-2019-1-48-53 (in Russian).Маньковский В.И., Маньковская Е.В. Оптические аномалии в Севастопольском антициклоническом вихре // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2019. № 1. С. 48–53. doi:10.22449/2413-5577-2019-1-48-53Маньковский В.И., Маньковская Е.В. Оптические аномалии в Севастопольском антициклоническом вихре // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2019. № 1. С. 48–53. doi:10.22449/2413-5577-2019-1-48-53

The authors declare that there are no conflicts of interest present.